Тема: Розбирання, вивчення будови й роботи, складання генератора змінного струму та реле-регулятора.
Мета заняття: Одержати практичні навички розбирання й складання генератора змінного струму; ознайомитись з будовою й роботою генератора й реле-регулятора; вияснення місця встановлення генератора на двигуні, а також включення в електричне коло електрообладнання.
Матеріальне забезпечення: Автомобіль ЗІЛ-130 або іншої марки з повним електрообладнанням; генератор змінного струму Г-250; реле-регулятор РР-350А; схеми і плакати електрообладнання автомобілів ЗІЛ-130 і ГАЗ-53А; необхідна література.
Обладнання та інструменти: Пристрій з розсувними лапками для знімання кришки генератора з боку контактних кілець; пристрій для знімання кришки з боку приводу; ключі гайкові двосторонні 11, 12, 14, 19 мм; викрутка; молоток 0.5 кг; бородок; волосяна щітка; ванночка з гасом; ганчірка; слюсарний верстат.
Порядок виконання роботи
Завдання 1. Вивчити теоретичну частину
Користуючись схемами, плакатами й літературою, ознайомтесь з будовою й схемою роботи:
а) генератора змінного струму;
в) реле-регулятора.
Для живлення всіх електроспоживачів, крім стартера, та зарядження акумуляторної батареї використовують генератор, який є основним джерелом електричної енергії на автомобілі. Генератори перетворюють механічну енергію в електричну. За принципом дії й будови генератори бувають постійного або змінного струму. На сьогодні, в основному, на автомобілях встановлюють генератори змінного струму.
Генератори змінного струму бувають із збудженням від постійних магнітів з електромагнітним збудженням.
Більшість генераторів, які використовуються в наш час, мають електромагнітне збудження.
Генераторна установка змінного струму, яка встановлюється в автомобілі, складається з генератора з електромагнітним збудженням, випрямляча й реле регулятора або регулятора напруги.
Генератори типу Г-250 (встановлюють на автомобілях сім'ї ГАЗ і ЗІЛ), Г-266 (встановлюють на автобусі ПАЗ-672) і Г-288Е (встановлюють на автомобілях сім'ї КрАЗ) мають однакову конструктивну схему і являють собою трифазну синхронну електричну машину з електромагнітним збудженням і вбудованим кремнієвим випрямним блоком. Генератор працює разом із регулятором напруги, який регулює його роботу. Генератор встановлюють із правого боку двигуна на кронштейні.
Генератор змінного струму складається з (Мал. 13.1) таких головних частин: статора 6, ротора 13, кришок 1 і 12; вентилятора 16 і шківа 17.
Статор 6 генератора набраний з окремих пластин листової електротехнічної сталі товщиною 0,5 мм, покритих лаком для зменшення вихрових струмів.
Статор має IS рівномірно розміщених по колу пазів, в які укладені окремі котушки трифазної обмотки 5. В кожній фазі розміщується по шість кат ушок, що з'єднуються між собою послідовно. Фази з'єднані в зірку, тобто початки котушок з'єднані разом, а кінці приєднані до трьох затискачів І, II, III колодки статора.
Ротор 13 складається із двох стальних кігтеподібних сердечників 18 і 19 та котушки збудження 3, яка розміщена на стальній втулці та жорстко закріплена на його валі 14. Кінці обмотки збудження припаяні до контактних кілець 4, напресованих на ізольовану втулку вала 14 ротора. Вал ротора обертається в кульових підшипниках 2 і 20, які розмішуються в передній 1 і задній 12 кришках.
Ротор генератора 13 приводиться в обертання одним або двома клиноподібними пасами через шків 17 від шківа колінчастого вала. Шків 17 і вентилятор 16 для обдуву й охолодження генератора закріплені на передньому кінці вала.
На задній кришці генератора закріплено щіткотримач 8 із двома щіточками 7, притиснутими пружинами до контактних кілець. Одна щітка з'єднана з масою автомобіля, друга — із вивідним затискачем 3 на кришці корпусу генератора. Щітки призначені для з'єднання обмотки збудження ротора з джерелом живлення постійного струму (акумуляторною батареєю або через випрямлений пристрій з обмоткою статора).
При включенні запалювання струм від акумуляторної батареї через щітки й кільця поступає в обмотку збудження ротора і створює магнітне поле. При обертанні ротора силові лінії магнітного поля ротора перетинають витки котушок статора, І в них Індукується змінний струм, який знімається через три затискачі І, II, III статора і поступає до трьох затискачів випрямляча, за допомогою якого він перетворюється в постійний, направляється до споживачів і на підзарядку акумуляторної батареї.
Випрямляч струму 2 розміщується в кришці 12 з боку контактних кілець, складений із кремнієвих вентилів (діодів), які допускають робочу температуру корпусу 150°С.
Кремнієвий випрямляч (Мал.13.2) складається із трьох моноблоків, які з'єднані в схему трифазного двоперіодного випрямляча. В кожну фазу включено два діоди, які розвернуті своїми переходами від струмопровідного затискача в різні боки: один діод гнучким провідником струму з'єднаний з від'ємною пластиною 3, а другий — із додатною.
Якщо на затискач пластини 6 пари діодів поступає струм із зарядом "+", то він буде зніматися через діод, з'єднаний з цією пластиною, при цьому перехід другого діода закритий. Під час другого півперіоду струм змінює напрям, тобто на затискач 6 він поступає з від'ємним зарядом. Тоді закривається діод, з'єднаний з додатною пластиною 6, і струм із від'ємним зарядом піде на пластину 3 через інші діоди.
Властивість напівпровідникових випрямлювачів пропускати струм тільки в одному напрямку дозволяє відмовитись від реле зворотного струму. Це значно спрощує конструкцію і знижує вартість реле-регулятора.
З підвищенням частоти обертання колінчастого вала підвищується частота обертання й ротора генератора. Внаслідок цього в обмотках статора збільшується і напруга. Щоб напруга залишалась в допустимих межах (приблизно 13,5-14,5). В при нормальній напрузі 12 В — призначений регулятор напруги, який за будовою поділяється на вібраційний, контактно-транзисторний, безконтактно-транзисторний.
В автомобілях використовують контактно-транзисторні регулятори напруги. Найпростішим контактно-транзисторним регулятором є реле-регулятор РР-362, що застосовується з генератором змінного струму Г-250 та інші.
До реле-регулятора (Мал.13.3) входять транзистор VTI й електромагнітні реле — реле напруги РН та реле захисту РЗ. Регулювання струму збудження виконує транзистор WTI, увігнутий через діод WDI у коло обмотки збудження. Керування транзистором WTI здійснюється за допомогою регулятора напруги з двома парами контактів РШ і РН2. Обмотка регулятора напруги увімкнута за схемою з прискорювальним резистором R1. Термокомпенсація регулятора напруги здійснюється резистором R3 і підвіскою якоря на термобіметалевій пластині. Реле захисту захищає транзистор VTI від короткого замикання, замикаючи контакти R3, які увімкнуті у колі збудження паралельно контактам РН. Діод VD2 захищає транзистор VT1 від пробою ЕРС самоіндукції, що виникає в обмотці збудження генератора при розмиканні контактів РН. Коли генератор не працює, контакти РН замкнуті. При вмиканні вимикача запалювання S струм від батареї надходить через діод VDI — на емітер — базу транзистора VTI — резистор R5 — затискач М на "масу". При цьому струм бази відкриває транзистор WTI і струм надходить в обмотку збудження ОЗ генератора. Водночас струм надходить в обмотку РН і через замкнуті контакти РН в обмотку РЗО, проте контакти РЗ залишаються замкнутими, оскільки сила намагнічування магнітопроводу реле захисту недостатня.
Коли напруга генератора стане більшою від напруги, що підтримується РН (U2>Up.H), замикається друга пара контактів РН2, а перша пара РН1 розмикається. При цьому в коло обмотки збудження вмикаються резистори R1 і R2, що призводить до зниження напруги на обмотці РН, і контакти РН2 знову розмикаються. Таким чином, коли U2>Up.H., контакти РН2 замикаються й розмикаються, підтримуючи сталою напругу генератора, а контакти РН1 розімкнуті. Резистор зворотного зв'язку R4 забезпечує підтримання заданого рівня напруги при збільшенні частоти обертання ротора генератора, компенсуючи зростання напруги при наявності прискорювального резистора R1 (аналогічно вирівнюючій обмотці в регуляторі напруги).
Реле захисту. При замиканні обмотки збудження на "масу" напруга генератора різко знижується, обмотка РН живиться від батареї, й контакти PH1 замикаються, вмикаючи обмотку РЗо під повну напругу батареї (оскільки затискач 3 замкнутий на "масу"), що спричиняє замикання контактів РЗ і замикання транзистора VTI. При цьому в коло короткого замикання вмикаються резистори R1 і R2, обмежуючи струм короткого замикання до безпечного значення. Коли коротке замикання усунуто, струм в обмотці реле захисту знижується, контакти РЗ розмикаються, і регулятор напруги може нормально працювати.
Завдання 2. Розібрати генератор змінного струму
1. Вставте генератор у лещата і затисніть так: кришкою з боку контактних кілець догори, а шків приводу — знизу.
Ключем і викруткою викрутіть два гвинти кріплення щіткотримача 8 і зніміть його (Мал.13.1).
Відкрутіть три гвинти кріплення захисного ковпачка 10 підшипника 20 із боку контактних кілець, зніміть кришку підшипника.
Відкрутіть чотири стяжні гвинти 21 кріплення кришок 1; 12 генератора і, встановивши центральний гвинт знімача з розсувними лапками в торець вала, лапки підведіть під торець кришки, зніміть кришку разом із статором.
Вивчіть конструкцію кришки і розберіться в таких питаннях:
а) розміщення й спосіб кріплення статора до кришки;
б) розміщення блока випрямлення й способи кріплення до нього фазних виводів обмотки статора;
в) конструкцію й місце встановлення щіткотримача, а також способи кріплення в них щіточок.
Відділіть фазні кінці обмотки статора від блоку випрямлення і зніміть статор. При тугій посадці на статор слід злегка ударити по кришці дерев'яним молотком.
Вивчіть конструкцію блока випрямлення, розібравшись детально в призначенні й конструкції з'єднувальних панелей (пластин) додатних і від'ємних вентилів.
Зніміть кришку 1 з боку приводного шківа в такій послідовності:
в) зніміть знімачем із розсувними лапками спочатку шків 17, а потім вентилятор 16 і втулку 15;
г) вибийте бородком шпонку вала ротора;
д) за допомогою знімача зніміть кришку 1 із вала ротора 14.
9. Розберіться в будові кришки 1, вентилятора 16 і ротора 13, виясніть при цьому спосіб з'єднання кінців обмотки збудження з контактними кільцями.
Завдання 3. Скласти генератор змінного струму
Складіть генератор (у послідовності, зворотній до розбирання) і, переконавшись у правильності складання, безпосередньо тут же біля двигуна розберіться щодо місця та способу встановлення та кріплення генератора на двигун, привод ротора генератора.
Завдання 4. Скласти опис усіх деталей генератора і заповнити таблицю
№ п/п
Назва деталі
Призначення
Матеріал
Кількість
Контрольні запитання
Яке призначення генератора?
Перечисліть основні вузли генератора змінного струму та їх призначення.
Як індукується змінний струм і перетворюється у постійний у генераторі?
Для чого обмотки котушок фаз статора з'єднуються послідовно, а не паралельно?
Яка будова й принцип роботи реле-регулятора?
Від яких показників у найбільшій мірі залежить напруга, що виробляється автомобільним генератором?
